一种单晶炉坩埚托盘的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，包括以下步骤：将碳纤维丝用裁剪机器裁剪成短纤维并进行分散处理；将裁剪好分散后的短纤维和酚醛树脂粉均匀混合，利用模具对其进行热压；将压制成型的产品脱模后进行机械加工处理；将机加完成后的埚托进行进行表面致密度增强处理；将增密完成的埚托进行高温提纯处理。本发明专利技术所述的一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，首先，此方法制备出来的埚托具有成本低，制备周期短，力学性能好的优点，其次，与碳纤维编制预制体后渗碳工艺相比较，此方案的成本更低，且力学性能差距不大，制备周期为碳纤维编制预制体后渗碳工艺的三分之一。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶炉坩埚托盘的制备方法
本专利技术涉及单晶炉
，具体涉及一种单晶炉坩埚托盘的制备方法。
技术介绍
坩埚托是单晶炉内不可缺少的组成部件，目前基本都是由石墨材料加工而成，由于热场材料的发展需求，单晶炉热场的尺寸在逐步的增大，进而埚托需要承载的坩埚和原材料的重量也在逐步增大，然而石墨埚托的力学性能较差，在外力的作用下容易破裂，往往因为其底部的磨损或破裂而报废，寿命及短；为提高其承受能力，现有的埚托只能不断的提高其壁厚来增加承载能力，然而壁厚过大会导致其在单晶炉热场内运转时浪费大量能量，对机械设备也造成损害，有比较大的改进空间，用碳纤维针刺成预制体后沉积加工而成的埚托作为埚托原材料也能解决现有的问题，但出于成本的考虑，碳纤维针刺预制体沉积后的成本过高，而且生产周期也长，固也不能作为一个主要的方法去改变现有的状况，为此，我们提出一种单晶炉坩埚托盘的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，包括以下步骤：（1）、将碳纤维丝用裁剪机器裁剪成短纤维并进行分散处理；（2）、将步骤（1）中裁剪好分散后的短纤维和酚醛树脂粉均匀混合，混合过程中充分搅拌，使得短纤维和酚醛树脂粉充分均匀的混合；（3）、根据埚托尺寸大小做出相适配的模具，将步骤（2）中混合好的短纤维均匀的洒在模具上，且用碳布、网胎、长纤维间隔铺层，短纤维和铺层的总厚度为成品埚托高度的三倍；（4）、将步骤（3）中装好辅料的模具放入热压机中，调整好模具的位置后，进行加压升温；（5）、将步骤（4）压制成型的产品脱模后进行机械加工处理；（6）、将步骤（5）机加完成后的埚托进行气相沉积工艺处理或液相浸渍工艺处理，再进行碳化工艺处理，使得表面密度进一步增高；（7）、将步骤（6）中增密完成的埚托进行高温提纯处理。优选的，所述步骤（1）中，碳纤维丝的规格为12K,短纤维的长度为2-5mm。优选的，所述步骤（2）中，混合比例为短纤维：酚醛树脂粉=3:2。优选的，所述步骤（3）中，隔2-3cm的厚度中间用碳布、网胎、长纤维间隔铺层。优选的，所述步骤（4）中，升温温度为RT-180℃，时间为0.5h-3h，加压压力为1MPa-15MPa。优选的，所述步骤（6）中，采用的是液相浸渍工艺处理，其中液相浸渍工艺处理的温度为RT-180℃，时间为0.5h-3h，加压压力为1MPa-2MPa，并且浸渍固化的整个过程在真空压力炉内进行，用氮气加压。优选的，所述步骤（6）中，气相沉积工艺处理的温度为RT-1050℃，时间为0.5h-100h。优选的，所述步骤（7）中，增密后的坩埚托盘在2300℃的温度下进行高温提纯处理。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的技术方案与现有的技术相比，具有以下特点：1.相比于现有的石墨埚托，此方法制备出来的埚托具有成本低，制备周期短，力学性能好的优点；2.与碳纤维编制预制体后渗碳工艺相比较，此方案的成本更低，且力学性能差距不大，制备周期为碳纤维编制预制体后渗碳工艺的三分之一。附图说明图1为本专利技术一种单晶炉坩埚托盘的制备方法的整体结构流程图；图2为本专利技术一种单晶炉坩埚托盘的制备方法中短纤维模压埚托的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例1（1）、短纤维制备，将12K纤维用纤维剪切机剪切成约3mm长度的短纤维并搅拌分散后备用；（2）、将步骤（1）中均匀分散后的短纤维放入搅拌容器中，在加入酚醛树脂粉，将短纤维和酚醛树脂粉充分均匀的搅拌在一起，短纤维和酚醛树脂粉的混合比例为3:2；（3）、将根据产品形状设计好的模具放入热压机中，然后将步骤（2）中混合均匀的短纤维和树脂粉倒入模具型腔中待压制，且隔2.4cm的厚度中间用碳布、网胎、长纤维间隔铺层，短纤维和铺层的总厚度为成品埚托高度的三倍；（4）、将步骤（3）中装好料的模具在热压机中升温加压进行固化定型处理，其工艺参数如下：（5）、将步骤（4）中压制好的坩埚托盘脱模取出后按照成品尺寸进行加工；（6）、将步骤（5）中加工后的坩埚托盘进行液相浸渍碳化增密工艺处理，其工艺参数如下：浸渍固化的整个过程在真空压力炉内进行，用氮气加压；碳化工艺：碳化整个过程为氮气环境中常压碳化，氮气流量为4m³/h；（7）、将步骤（6）中增密后的坩埚托盘在2300℃的温度下进行高温提纯处理。实施例2（1）、短纤维制备，将12K纤维用纤维剪切机剪切成4mm长度的短纤维并搅拌分散后备用；（2）、将步骤（1）中均匀分散后的短纤维放入搅拌容器中，在加入酚醛树脂粉，将短纤维和酚醛树脂粉充分均匀的搅拌在一起，短纤维和酚醛树脂粉的混合比例为3:2；（3）、将根据产品形状设计好的模具放入热压机中，然后将步骤（2）中混合均匀的短纤维和树脂粉倒入模具型腔中待压制，且隔2.2cm的厚度中间用碳布、网胎、长纤维间隔铺层，短纤维和铺层的总厚度为成品埚托高度的三倍；（4）、将步骤（3）中装好料的模具在热压机中升温加压进行固化定型处理，其工艺参数如下：（5）、将步骤（4）中压制好的坩埚托盘脱模取出后按照成品尺寸进行加工；（6）、将步骤（5）中加工后的坩埚托盘进行气相化学沉积增密工艺处理，其工艺参数如下：整个过程在真空度在2-3KPa之间进行，当步骤（4）恒温时送氮气：天然气比例为1:1，分别为1.5m³/h。（7）、将步骤（6）中增密后的坩埚托盘在2300℃的温度下进行高温提纯处理。实施例3（1）、短纤维制备，将12K纤维用纤维剪切机剪切成5mm长度的短纤维并搅拌分散后备用；（2）、将步骤（1）中均匀分散后的短纤维放入搅拌容器中，在加入酚醛树脂粉，将短纤维和酚醛树脂粉充分均匀的搅拌在一起，短纤维和酚醛树脂粉的混合比例为3:2；（3）、将根据产品形状设计好的模具放入热压机中，然后将步骤（2）中混合均匀的短纤维和树脂粉倒入模具型腔中待压制，且隔2.6cm的厚度中间用碳布、网胎、长纤维间隔铺层，短纤维和铺层的总厚度为成品埚托高度的三倍；（4）、将步骤（3）中装好料的模具在热压机中升温加压进行固化定型处理，其工艺参数如下：（5）、将步骤（4）中压制好的坩埚托盘脱模取出后按照成品尺寸进行加工；（6）、将步骤（5）机加工成型的坩埚托盘进行高温提纯处理，其工艺参数如下：整个高温工艺过程可在惰性气体或真空过程中进行。实施例4（1）、短纤维制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n（1）、将碳纤维丝用裁剪机器裁剪成短纤维并进行分散处理；/n（2）、将步骤（1）中裁剪好分散后的短纤维和酚醛树脂粉均匀混合，混合过程中充分搅拌；/n（3）、根据埚托尺寸大小做出相适配的模具，将步骤（2）中混合好的短纤维均匀的洒在模具上，且用碳布、网胎、长纤维间隔铺层，短纤维和铺层的总厚度为成品埚托高度的三倍；/n（4）、将步骤（3）中装好辅料的模具放入热压机中，调整好模具的位置后， 进行加压升温；/n（5）、将步骤（4）压制成型的产品脱模后进行机械加工处理；/n（6）、将步骤（5）中机加完成后的埚托进行气相沉积工艺处理或液相浸渍工艺处理；/n（7）、将步骤（6）中增密完成的埚托进行高温提纯处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、将碳纤维丝用裁剪机器裁剪成短纤维并进行分散处理；
（2）、将步骤（1）中裁剪好分散后的短纤维和酚醛树脂粉均匀混合，混合过程中充分搅拌；
（3）、根据埚托尺寸大小做出相适配的模具，将步骤（2）中混合好的短纤维均匀的洒在模具上，且用碳布、网胎、长纤维间隔铺层，短纤维和铺层的总厚度为成品埚托高度的三倍；
（4）、将步骤（3）中装好辅料的模具放入热压机中，调整好模具的位置后，进行加压升温；
（5）、将步骤（4）压制成型的产品脱模后进行机械加工处理；
（6）、将步骤（5）中机加完成后的埚托进行气相沉积工艺处理或液相浸渍工艺处理；
（7）、将步骤（6）中增密完成的埚托进行高温提纯处理。


2.根据权利要求1所述的一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，碳纤维丝的规格为12K,短纤维的长度为2-5mm。


3.根据权利要求1所述的一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，混合比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩，
申请(专利权)人：陕西美兰德炭素有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61